Fundamentos de alumbrado

Transcripción

1 Fundamentos de alumbrado Magnitudes y unidades Philips Lighting Academy Fundamentos de Alumbrado Magnitudes y unidades Professional & Master Oct 2008 v01 Magnitudes y unidades - Agenda Introducción Unidades Radiométricas Sensibilidad del ojo y eficacia Las cuatro unidades básicas Medidas de luz Relación entre unidades Reflexión de las superficies Definiciones y reglas Ejemplos de iluminancia Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 2

2 Introducción Unidades del Sistema internacional Nombre Unidad SI Símbolo Unidad Longitud Metro l [m] Tiempo Segundo t [s] Masa Kilogramo m [kg] Corriente eléctrica Amperio i [A] Temperatura Kelvin T [K] Cantidad de sustancia Mol n [mol] Intensidad luminosa Candela I [cd] Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 4 Introducción Candela Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 5

3 Introducción Ángulo plano 45 (grados) radio radio 1 rad Arco = longitud que radio long. Circunferencia 1 rad = 57,3 2π long. Circunferencia 45 = 8 Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 6 Introducción ángulo sólido A = superficie r = radio Ω ( Ángulo sólido (Ω) = A / r 2 [sr] superficie total 1 steradian = 4π Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 7

4 Introducción Ángulo sólido Ω ( superfice total 1 steradian = 4π Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 8 Magnitudes y unidades Unidades Radiométricas Magnitud Símbolo Unidad Notas Energía radiante Q Julio (J) Energía Flujo Φ Watio (W=J/s) Intensidad Radiancia I L Watio por steradian (W.sr -1 ) Watio por steradian por metro cuadrado (W.sr -1.m -2 ) Energía radiada por unidad de tiempo también llamada potencia radiada Potencia radiada por ángulo sólido Potencia radiada por unidad de ángulo sólido por la superficie aparente Iradiancia E Watio por metro cuadrado (W.m -2 ) Potencia que incide en una superficie Radiancia superficie (excitancia) M Watio por metro cuadrado (W.m -2 ) Potencia emitida por una superficie. Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 10

5 Sensibilidad espectral del ojo y Eficacia Sensibilidad espectral del ojo 1,0 Sensibilidad relativa del ojo 0,8 0,6 0,4 0,2 555 nm V(λ) Watio radiado en 555nm = 683 lm Longitud de onda [nm] Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 12 Sensibilidad espectral y eficacia Potencia radiada frente a la sensibilidad espectral del ojo humano 1,0 Sensibilidad relativa del ojo 0,8 0,6 0,4 0,2 555 nm Sodio pico en los 589 nm 490 nm 589 nm Longitud de onda [nm] Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 13

6 Sensibilidad espectral y eficacia Eficacia Eficacia = Cantidad de luz Energía eléctrica consumida [lumen] [Watt] Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 14 Sensibilidad espectral y eficacia Eficacia Eficacia = nm 380nm SPD( λ) V ( λ) d( λ) Energía eléctrica consumida [lumen/watt] Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 15

7 Las cuatro unidades básicas Flujo luminoso Intensidad luminosa iluminancia Luminancia Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 19 Las cuatro unidades básicas Definición de flujo luminoso Cantidad de luz emitida por segundo por una fuente luminosa Unidad: lumen [ lm ] Símbolo: Φ Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 20

8 Las cuatro unidades básicas Definición de flujo luminoso Flujo luminoso { lumen [lm] } Valores típicos Lamp. incandescente 100W 1200 lúmenes Lamp. fluorescente 36 W 3350 lúmenes Sodio alta presión 250 W lúmenes Halogenuros 2000 W lúmenes Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 21 Las cuatro unidades básicas Definición de intensidad luminosa Cantidad de luz radiada en una dirección determinada por una fuente de luz Unidad: candela [ cd ] Símbolo:Ι Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 22

9 Las cuatro unidades básicas Definición de intensidad luminosa Intensidad luminosa [cd] Valores típicos Vela 1 candela 100W GLS 110 candela Sun 3x10 27 candela Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 23 Las cuatro unidades básicas Definición de Iluminancia Cantidad de luz por metro cuadrado Unidad: lux ([ lx ] = [ lumen/m 2 ]) Símbolo: E Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 24

10 Las cuatro unidades básicas Definición de iluminancia Iluminancia [lux] Valores tipos Un día soleado Cielo cubierto Oficinas lux lux 750 lux Salón hogar Noche luna llena 100 lux 0.25 lux Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 25 Las cuatro unidades básicas Definición de luminancia Cantidad de luz radiada por unidad de superficie aparente en una dirección determinada Unidad: candela por m 2 [cd/m 2 ] Símbolo: L Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 26

11 Las cuatro unidades básicas Definición de luminancia luminancia [cd/m 2 ] Valores típicos Superficie del sol 1650 Mcd/m 2 Filamento incandescente cd/m 2 Cielo cubierto 2000/8000 kcd/m 2 fluorescente cd/m 2 Mesa despacho 100 cd/m 2 Calzada (calle) cd/m 2 Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 27 Las cuatro unidades básicas Superficie aparente Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 29

12 Quantities and Units Photometry units Quantity Symbol Unit Notes Luminous energy Q lm.s Amount of light Luminous flux Φ lm Luminous intensity Luminance Illuminance I L E lm per steradian (Cd) candela per square meter (Cd/m -2 ) lm per square meter (lm/m 2 ) In lux Luminous energy per unit time, also called luminous power Luminous power per unit solid angle Power per unit solid angle per unit projected source area Luminous energy incident on a surface Luminous emittance M lm per square meter (lm/m 2 ) Luminous energy emitted from a surface Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 30 Quantities and Units Photometry and radiometry units Quantity Symbol Unit Unit Symbol Quantity Luminous energy Luminous flux Luminous intensity Photometric (light) Q lm.s W.s = J Q Radiometric (radiation) Radiant energy Φ lm W Φ Radiant flux I lm/sr = cd W/sr I Radiant intensity Luminance L cd / m 2 W/m L Radiance Illuminance E lm/m 2 = lux W/sr.m E Irradiance Luminous emittance M lm/m 2 = lux W/m M Radiant emittance Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 31

13 Medidas de luz Iluminancia Luxómetro Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 33 Medidas de luz Iluminancia Luxómetro fotocelula + M Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 34

14 Medidas de luz Iluminancia Luxómetro Corrección coseno Transmisión difusa Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 35 Medidas de luz Intensidad luminosa Goniofotómetro > Lámpara/luminaria espejo célula Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 36

15 Medidas de luz flujo luminoso Esfera de Ulbricht 1. Fuente 2. Pantalla opaca 3. Fotocélula 4. Rayo de luz (reflejado una) 5. Rayo de luz (reflejado dos veces) Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 37 Medidas de luz Luminancia Luminancímetro Área pequeña Display LMT: 1.65 cd/m 2 Análisis completo Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 38

16 Medidas de luz Luminancia puntual Sensor Ángulo sólido Ω (sr) Iluminancia superficie A Área pequeña Display LMT: 1.65 cd/m 2 Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 39 Medidas de luz Luminancia en un área Una cámara de luminancias grabando en una carretera Análisis completo CCD-sensor Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 40

17 Reflexión en las superficies Tres formas básicas de reflexión especular difusa Semi especular Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 42 Definiciones y Fórmulas Iluminancia = flujo luminoso / Area φ E av E av = φ / A tot [lumen/m 2 =lux] b a Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 44

18 Definiciones y Fórmulas Intensidad luminosa e Iluminancia 100 lux 25 lux 11 lux 100 cd I r = 1 m r = 2 m r = 3 m Ley de la inversa del cuadrado: I E = 2 r Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 45 Definiciones y Fórmulas Iluminancia y luminancia E ρ E L = π L Superficie completamente mate ρ = factor de reflexión E Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 46

19 Definiciones y Fórmulas Flujo luminoso e intensidad luminosa I = dφ / dω (de una fuente luminosa que radie en todas las direcciones) Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 47 Definiciones y Fórmulas Flujo luminoso e intensidad luminosa b = 100 mm a = 8 mm I candela L = [ ] (con A b x a = superf. aparente) A b x a m 2 Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 48

20 Definiciones y Fórmulas ley del coseno de Lambert I θ Ley del coseno: E θ = E * cos (θ) Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 49 Definiciones y Fórmulas superficie Lambertiana L = ρ.e/π L 1 = L2 Reflectancia difusa Superficie lambertiana Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 50

21 Ejemplos de iluminancia Illuminancia (nivel de iluminación) 100 lux lux lux lux lux interior En la ventana A la sombra Medio sombre Al sol Valores a mediodía Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 52 Ejemplos de iluminancia Iluminancia puntual, horizontal β d I β h Fuente puntual Point P Nivel de iluminación puntual: E I = cos 2 h 3( β ) Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 53

22 Ejemplos de iluminancia Iluminancia puntual, vertical Iluminancia vertical E vert. : E Vert. 2 = d I cos ( γ ) Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 54 Ejemplos de iluminancia Iluminancia en un objeto, semicilíndrica E Semi Cyl Iluminancia semicilíndrica E semi-cyl. : I 2. = sinα cos α (1 + cos β ) 2 πh Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 55

23 Ejemplos de iluminancia Iluminancia en un objeto, iluminancia vertical α Iluminancia vertical E vert. : ß E Vert I 2. = sin( α) cos h 2 ( α ) cos( β ) Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 56 Ejemplos de iluminancia Iluminancia en un objeto, semiesférica E Hem Iluminancia semiesférica E Hem. : I 2. = cos γ (1 + cosγ ) 2 4 h Philips Lighting Academy - Fundamentos magnitudes y unidades v01 57

24